以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈和副产物丙烯醛的热化学方程式如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)如图表示在某一时间段密闭体系中反应Ⅰ的反应速率与反应进程的曲线关系。由图可知,正反应速率最快的时间段是_______ ,时刻表示体系改变的反应条件是_______ ,时刻表示体系改变的另一反应条件是_______ 。
(2)在不同温度下反应进行相同时间,丙烯腈产率与反应温度的关系曲线如图,最高产率对应的温度为460℃。高于460℃时,丙烯腈产率下降的原因是_______ (答出两点即可)。
(3)一定条件下,在容积为V L的密闭容器中充入、、各1mol发生反应,达到平衡时,容器内压强为,容器中和的物质的量分别为0.3mol和1.5mol,此时的浓度为_______ ,反应Ⅱ的标准平衡常数_______ 。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应:,,其中为标准压强,、、、为各组分的平衡分压。)
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)如图表示在某一时间段密闭体系中反应Ⅰ的反应速率与反应进程的曲线关系。由图可知,正反应速率最快的时间段是
(2)在不同温度下反应进行相同时间,丙烯腈产率与反应温度的关系曲线如图,最高产率对应的温度为460℃。高于460℃时,丙烯腈产率下降的原因是
(3)一定条件下,在容积为V L的密闭容器中充入、、各1mol发生反应,达到平衡时,容器内压强为,容器中和的物质的量分别为0.3mol和1.5mol,此时的浓度为
更新时间:2022-08-21 07:36:25
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【推荐1】乙烯是一种重要的化工原料,具有开发和应用的广阔前景
Ⅰ.常温常压下:①
②
③
(1)表示摩尔燃烧焓的热化学方程式为___________ 。
Ⅱ.根据如图所示装置完成下列问题:
(2)乙烯燃料电池的负极反应方程式为___________ 。
(3)写出乙池中电解总反应的化学方程式:___________ 。
(4)甲池中消耗224mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生___________ g沉淀,此时乙池中溶液的体积为400mL,该溶液的___________ 。
(5)若以该乙烯燃料电池为电源,用石墨做电极电解200mL含有如下离子的溶液。
电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),电路中转移的电子的物质的量是___________ mol。
Ⅲ.利用CO2和H2合成乙烯:
(6)在恒容密闭容器中,起始压强相同,反应温度、投料比对CO2平衡转化率的影响如图所示。则___________ 0(填“>””或“<”,下同);M、N两点的化学平衡常数___________ 。
(7)300℃时,向1L恒容密闭容器中通入2molCO2、6molH2,平衡时CO2转化率为50%,K=___________ (结果保留二位有效数字)。
Ⅰ.常温常压下:①
②
③
(1)表示摩尔燃烧焓的热化学方程式为
Ⅱ.根据如图所示装置完成下列问题:
(2)乙烯燃料电池的负极反应方程式为
(3)写出乙池中电解总反应的化学方程式:
(4)甲池中消耗224mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生
(5)若以该乙烯燃料电池为电源,用石墨做电极电解200mL含有如下离子的溶液。
离子 | ||||
0.5 | 2 | 2 | 0.5 |
Ⅲ.利用CO2和H2合成乙烯:
(6)在恒容密闭容器中,起始压强相同,反应温度、投料比对CO2平衡转化率的影响如图所示。则
(7)300℃时,向1L恒容密闭容器中通入2molCO2、6molH2,平衡时CO2转化率为50%,K=
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【推荐2】H2O2的制取及其在污水处理方面的应用是当前科学研究的热点。
(1)“氧阴极还原法”制取H2O2的原理如题图所示:
阴极表面发生的电极反应有:
Ⅰ.2H++O2+2e-=H2O2
Ⅱ. H2O2+2H++ 2e-=2H2O
Ⅲ. 2H+ +2e-=H2↑
①写出阳极表面的电极反应式:___ 。
②其他条件相同时,不同初始pH(均小于2)条件下,H2O2浓度随电解时间的变化如图所示,c(H+)过大或过小均不利于H2O2制取,原因是_______ 。
(2)在碱性条件下,H2O2的一种催化分解机理如下:
H2O2(aq)+Mn2+(aq)=·OH(aq)+Mn3+(aq)+OH-(aq) ∆H=akJ/mol
H2O2(aq)+ Mn3+(aq) +2OH-(aq)= Mn2+(aq) +·O2-(aq) +2H2O(l) ∆H=bkJ/mol
·OH(aq) +·O2-(aq)=O2(g) +OH-(aq) ∆H=ckJ/mol
2H2O2(aq)= 2H2O(l)+O2(g) △H=_______ 。该反应的催化剂为 ____ 。
(3)H2O2、O3在水中可形成具有超强氧化能力的羟基自由基(·OH),可有效去除废水中的次磷酸根离子(H2PO2-)。
①弱碱性条件下·OH将H2PO2-氧化成PO43-,理论上l.7g·OH可处理含0.001mol/L H2PO2-的模拟废水的体积为______ 。
②为比较不同投料方式下含H2PO2-模拟废水的处理效果,向两份等体积废水样品中加入等量H2O2和O3,其中一份再加入FeSO4。反应相同时间,实验结果如图所示:
添加FeSO4后,次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高,原因是______ 。
(1)“氧阴极还原法”制取H2O2的原理如题图所示:
阴极表面发生的电极反应有:
Ⅰ.2H++O2+2e-=H2O2
Ⅱ. H2O2+2H++ 2e-=2H2O
Ⅲ. 2H+ +2e-=H2↑
①写出阳极表面的电极反应式:
②其他条件相同时,不同初始pH(均小于2)条件下,H2O2浓度随电解时间的变化如图所示,c(H+)过大或过小均不利于H2O2制取,原因是
(2)在碱性条件下,H2O2的一种催化分解机理如下:
H2O2(aq)+Mn2+(aq)=·OH(aq)+Mn3+(aq)+OH-(aq) ∆H=akJ/mol
H2O2(aq)+ Mn3+(aq) +2OH-(aq)= Mn2+(aq) +·O2-(aq) +2H2O(l) ∆H=bkJ/mol
·OH(aq) +·O2-(aq)=O2(g) +OH-(aq) ∆H=ckJ/mol
2H2O2(aq)= 2H2O(l)+O2(g) △H=
(3)H2O2、O3在水中可形成具有超强氧化能力的羟基自由基(·OH),可有效去除废水中的次磷酸根离子(H2PO2-)。
①弱碱性条件下·OH将H2PO2-氧化成PO43-,理论上l.7g·OH可处理含0.001mol/L H2PO2-的模拟废水的体积为
②为比较不同投料方式下含H2PO2-模拟废水的处理效果,向两份等体积废水样品中加入等量H2O2和O3,其中一份再加入FeSO4。反应相同时间,实验结果如图所示:
添加FeSO4后,次磷酸盐氧化率、磷元素沉淀率均显著提高,原因是
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【推荐3】铁元素的纳米材料因具备良好的电学特性和磁学特性,而引起了广泛的研究。纳米零价铁可用于去除水体中的六价铬[Cr(VI)]与硝酸盐等污染物。
(1)①用溶液与(H元素为-1价)溶液反应制备纳米零价铁的化学方程式:。当生成1mol Fe时,反应中转移电子的物质的量为_______ 。
②纳米Fe和均可用于降解含的废水。实验证明辅助纳米铁去除效果更佳,结合图1,分析其原因是_______ 。(2)纳米铁碳微电技术是一种利用铁和碳的原电池反应去除水中污染物的技术达到无害排放,该技术处理酸性废水中时正极电极反应式为_______ 。
(3)利用纳米铁粉去除水体中的Cr(VI)反应机理如图2所示。①该反应机理中虚线部分可描述为_______ 。
②为了考察溶解氧对水体中的Cr(VI)去除率的影响,实验小组设计了一组对比实验,其中一组在反应中通入,另一组不通入。结果表明,实验初期,通入的去除率远高于未通的,其原因可能是_______ 。
③某水样Cr(VI)的初始浓度为,在相同条件下,探讨了温度为15℃、25℃、35℃、45℃对Cr(Ⅵ)的去除率的影响,结果如图3所示,由图可知,温度在25℃时,去除率最高,其原因是_______ 。
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(3)利用纳米铁粉去除水体中的Cr(VI)反应机理如图2所示。①该反应机理中虚线部分可描述为
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【推荐1】CO是火力发电厂释放出的主要尾气,为减少对环境污染,发电厂试图采用CO与Cl2在催化剂的作用下合成光气(COCl2)。某温度下,向2L的密闭容器中投入一定量的CO和Cl2,在催化剂的作用下发生反应:
CO(g) +Cl2(g) COCl2(g) ΔH =" a" kJ/mol
反应过程中测定的部分数据如下表:
(1)反应0~2min末的平均速率v(COCl2)=______________ mol/(L∙min)。
(2)在2min~4min间,v(Cl2)正______________ v(Cl2)逆(填“>”、“=”或“<”),该温度下K =_________ 。
(3)在表格中画出0~4min末n(COCl2)随时间的变化示意图
(4)已知X、L可分别代表温度或压强,下图表示L一定时,CO的转化率随X的变化关系。
X代表的物理量是___________ ;a_______ 0 (填“>”,“=”,“<”),依据是___________ 。
CO(g) +Cl2(g) COCl2(g) ΔH =" a" kJ/mol
反应过程中测定的部分数据如下表:
t/min | n (CO)/mol | n (Cl2)/mol |
0 | 1.20 | 0.60 |
1 | 0.90 | |
2 | 0.80 | |
4 | 0.20 |
(1)反应0~2min末的平均速率v(COCl2)=
(2)在2min~4min间,v(Cl2)正
(3)在表格中画出0~4min末n(COCl2)随时间的变化示意图
(4)已知X、L可分别代表温度或压强,下图表示L一定时,CO的转化率随X的变化关系。
X代表的物理量是
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【推荐2】甲醇()是一种可再生能源,由制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)反应Ⅱ的_____ 。
(2)反应Ⅲ的_____ 0(填“<”或“>”),在_____ (填“较低温度”、“较高温度”或“任何温度”)下能够自发进行。
(3)恒温、恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_____。
(4)对于反应Ⅰ,不同温度对的转化率及催化剂的效率影响如图所示,下列有关说法不正确的是_____。
(5)若在1L密闭容器中充入3mol和1mol发生反应Ⅰ,则图中M点时,产物甲醇的体积分数为_____ ;该温度下,反应的平衡常数K=_____ 。(均保留3位有效数字)
(6)反应Ⅱ在其他条件相同、不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应相同时间后,的转化率随反应温度的变化如下图所示。请判断a点所处的状态是不是化学平衡状态并说明理由_____ 。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)反应Ⅱ的
(2)反应Ⅲ的
(3)恒温、恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_____。
A.混合气体的密度不再变化 |
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化 |
C.、、、的物质的量之比为1:3:1:1 |
D.甲醇的百分含量不再变化 |
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时的平衡转化率仍位于M |
B.温度低于250℃时,随温度升高甲醇的产率增大 |
C.使用催化剂时,M点的正反应速率小于N点的正反应速率 |
D.M点时平衡常数比N点时平衡常数大 |
(6)反应Ⅱ在其他条件相同、不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应相同时间后,的转化率随反应温度的变化如下图所示。请判断a点所处的状态是不是化学平衡状态并说明理由
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【推荐3】氮及其化合物的研究对于生态环境保护和工农业生产发展非常重要。请回答下列问题:
(1)氧化反应:分两步进行,
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
其反应过程能量变化示意图如图a所示。其中决定氧化反应速率的步骤是反应___________ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。___________ (用a、b表示)。
(2)一定条件下将和按物质的量之比2:1充入某密闭反应容器,发生反应:。其他条件相同时,分别测得的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线如图b所示。
①___________ (填“>”“<”或“=”)。
②400℃、条件下,的体积分数为___________ %(保留小数点后一位小数)。
③700℃、条件下,该反应的平衡常数___________ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)恒容条件下,为提高转化为的平衡转化率,可采取的措施为___________ (任写一种)。
(4)还可用间接电解法除。其原理如图所示:
①从A口中出来的气体是___________ 。
②写出电解池阴极的电极反应式___________ 。
③用离子方程式表示吸收柱中除去的原理___________ 。
(1)氧化反应:分两步进行,
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
其反应过程能量变化示意图如图a所示。其中决定氧化反应速率的步骤是反应
(2)一定条件下将和按物质的量之比2:1充入某密闭反应容器,发生反应:。其他条件相同时,分别测得的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线如图b所示。
①
②400℃、条件下,的体积分数为
③700℃、条件下,该反应的平衡常数
(3)恒容条件下,为提高转化为的平衡转化率,可采取的措施为
(4)还可用间接电解法除。其原理如图所示:
①从A口中出来的气体是
②写出电解池阴极的电极反应式
③用离子方程式表示吸收柱中除去的原理
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【推荐1】NO是大气污染物之一,能催化O3分解,破坏大气臭氧层,在空气中参与产生光化学烟雾。科学家研究用负载Cu的ZSM-5分子筛作催化剂对NO催化分解,获得了良好效果,利用催化剂分解NO进行脱硝的原理为2NO(g)N2(g)+O2(g) ∆H回答下列问题:
(1)已知:NO(g) = N(g)+O(g) ΔH1=+631.8kJ•mol-1
N2(g) = 2N(g) ΔH2=+941.7kJ•mol-1
O2(g) = 2O(g) ΔH3=+493.7kJ•mol-1
则NO分解反应的ΔH=_______ 。
(2)由NO和He组成的实验混合气112mL(标况),其中NO体积分数为4.0%,在催化剂作用下于密闭容器中,在50kPa恒压条件下进行反应,催化剂表面活性中心(M)的含量为8×10-6mol。如图是NO平衡转化率和分解反应选择性随温度的变化曲线。
①脱硝反应的温度选定在300℃,原因是_________ 。
②反应20s,测得平均每个活性中心上NO分解的分子数为5.25,此时分解反应的转化率为_______ 。
③研究表明,脱硝分解反应中,正反应速率 ,逆反应速率 。300℃时,分解反应达到平衡,此时=______ (p分=p总×物质的量分数)。
(3)研究者对NO在该催化剂上的分解反应提出如下反应机理,分解产生的O2浓度增大易占据催化剂活性中心M。
Ⅰ:NO+M→NO-M 快
Ⅱ:2NO-M→N2+2O-M 慢
Ⅲ:2O-MO2+2M 快
三个反应中,活化能较高的是______ (填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”),反应要及时分离出O2,目的是_______ 。
(1)已知:NO(g) = N(g)+O(g) ΔH1=+631.8kJ•mol-1
N2(g) = 2N(g) ΔH2=+941.7kJ•mol-1
O2(g) = 2O(g) ΔH3=+493.7kJ•mol-1
则NO分解反应的ΔH=
(2)由NO和He组成的实验混合气112mL(标况),其中NO体积分数为4.0%,在催化剂作用下于密闭容器中,在50kPa恒压条件下进行反应,催化剂表面活性中心(M)的含量为8×10-6mol。如图是NO平衡转化率和分解反应选择性随温度的变化曲线。
①脱硝反应的温度选定在300℃,原因是
②反应20s,测得平均每个活性中心上NO分解的分子数为5.25,此时分解反应的转化率为
③研究表明,脱硝分解反应中,正反应速率 ,逆反应速率 。300℃时,分解反应达到平衡,此时=
(3)研究者对NO在该催化剂上的分解反应提出如下反应机理,分解产生的O2浓度增大易占据催化剂活性中心M。
Ⅰ:NO+M→NO-M 快
Ⅱ:2NO-M→N2+2O-M 慢
Ⅲ:2O-MO2+2M 快
三个反应中,活化能较高的是
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【推荐2】碳、氮、硫三种元素的氧化物在一定程度上都会影响我们的生活环境,但也可将其利用来造福人类。
(1)CO与SO2的反应为2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(s) ΔH1。已知一氧化碳和固体硫的燃烧热ΔH分别为-283.0kJ·mol-1、-290.5kJ·mol-1,则ΔH1=________ 。
(2)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),用活性炭对NO进行吸附。T℃下,向VL恒容密闭容器中加入足量的C和4molNO气体,测得N2的物质的量随时间关系如下表所示。
①当N2的体积分数为20%时,此时正、逆反应速率的关系:v(正)________ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②在T℃下,该反应的平衡常数K=________ ,向该反应的平衡体系中再加入物质的量均为0.8mol的NO、N2、CO2,则此时反应________ (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
(3)CO2与H2在一定条件下可以合成二甲醚、高辛烷值汽油等。CO、CO2混合加氢直接合成二甲醚的反应:CO(g)+CO2(g)+5H2(g)CH3OCH3(g)+2H2O(g)。某科研小组在反应温度为503~543K,反应压强分别是3MPa、5MPa、7MPa,=0.5的情况下计算二甲醚平衡收率(二甲醚实际产量与反应物总量之比),结果如图1所示。X、Y、Z曲线分别对应不同的压强条件,则Z对应的压强是________ ,理由是________ 。
(4)研究发现利用NH3可消除硝酸尾气中的NO污染。NH3与NO的物质的量之比分别为1∶3、3∶1、4∶1时,NO脱除率随温度变化的曲线如图2所示。曲线Ⅲ对应的NH3与NO的物质的量之比是________ ,其理由是________ 。
(1)CO与SO2的反应为2CO(g)+SO2(g)=2CO2(g)+S(s) ΔH1。已知一氧化碳和固体硫的燃烧热ΔH分别为-283.0kJ·mol-1、-290.5kJ·mol-1,则ΔH1=
(2)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),用活性炭对NO进行吸附。T℃下,向VL恒容密闭容器中加入足量的C和4molNO气体,测得N2的物质的量随时间关系如下表所示。
时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 |
n(N2)/mol | 0 | 0.5 | 0.9 | 1.2 | 1.2 |
②在T℃下,该反应的平衡常数K=
(3)CO2与H2在一定条件下可以合成二甲醚、高辛烷值汽油等。CO、CO2混合加氢直接合成二甲醚的反应:CO(g)+CO2(g)+5H2(g)CH3OCH3(g)+2H2O(g)。某科研小组在反应温度为503~543K,反应压强分别是3MPa、5MPa、7MPa,=0.5的情况下计算二甲醚平衡收率(二甲醚实际产量与反应物总量之比),结果如图1所示。X、Y、Z曲线分别对应不同的压强条件,则Z对应的压强是
(4)研究发现利用NH3可消除硝酸尾气中的NO污染。NH3与NO的物质的量之比分别为1∶3、3∶1、4∶1时,NO脱除率随温度变化的曲线如图2所示。曲线Ⅲ对应的NH3与NO的物质的量之比是
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(0.4)
【推荐3】探究H2的合成反应平衡的影响因素,有利于提高H2的产率。以C、H2O为原料合成H2涉及的主要反应如下:
I.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ/mol
II.CO(g) +H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ/mol
(1)已知反应II逆反应活化能为210 kJ/mol,则反应II的正反应活化能为_______ 。
(2)在一装有压强传感器的恒温恒容密闭容器中,加入足量的C(s)和一定量的H2O(g),发生上述反应,测得压强变化如下表:
①随着反应的进行,压强变化越来越慢,原因是_______ 。
②反应达平衡后,p(CO)+p(CO2)=_______ ,已知该温度下,反应I压强平衡常数Kp(I)=3 MPa,则反应II压强平衡常数Kp(II)=_______ 。
(3)不同压强下,投入足量C(s)和一定量H2O(g),实验测定C(s)的平衡转化率和H2(g)的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
其中纵坐标表示C(s)的平衡转化率的是图_______ .(填“甲”或“乙”);压强P1、P2、P3由大到小的顺序为_______ ;图乙中T,温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是_______ 。
I.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ/mol
II.CO(g) +H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ/mol
(1)已知反应II逆反应活化能为210 kJ/mol,则反应II的正反应活化能为
(2)在一装有压强传感器的恒温恒容密闭容器中,加入足量的C(s)和一定量的H2O(g),发生上述反应,测得压强变化如下表:
时间(min) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | ∞ |
压强(MPa) | 5.0 | 6.5 | 7.0 | 7.4 | 7.5 | 7.5 |
②反应达平衡后,p(CO)+p(CO2)=
(3)不同压强下,投入足量C(s)和一定量H2O(g),实验测定C(s)的平衡转化率和H2(g)的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
其中纵坐标表示C(s)的平衡转化率的是图
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